Способ обработки металла в литейной форме Советский патент 1980 года по МПК B22D27/20 

Изобретение относится к черной металлургии и литейному производству, в частности к обработке металла в форме. Известен способ изготовления отливок из высокопрочного чугуна, заключаю щийся в том, что куски лигатуры укладываются либо в литниковую систему ме ду стояком и шлакоуловителем, либо в специальную закрытую чашу над стояком Cl. Литниковый ход отделяют от емкости, в которую укладываются куски лигатуры специальной сеткой . Известен также способ получения отливок из чугуна, включающий обработку чугуна модификатором, который ус тановкой в полость литейной формы нагр вают до 200-300 0. 2. Указанный способ позволяет удлинить время диффузии паров мапшя из вставки в поверхностныйслой отливки. 6 результате достигается увеличение слоя чугуна с шаровидным графитом, что дает возможность использовать этот Способ для получения отливок, подвер- гающихся механической обработке. Если проводить нагрев вставки до более вы- соких температур, то диффузия магния идет более интенсивно и магний успевает раствориться в большем объеме чугуна, в результате чего на поверхности отливки концентрация магния оказывается нодостаточной для образования шаровидной формы графита. Кроме того, следует учесть что модифицирующая вставка соприкасается с определенной частью отливки и при нагреве вставки до температуры выще ЗОО С происходит частичное растворение модификатора и нарушение геометрии отливки. Цель изобретения - оптимальное рае-: творение вводимых присадок в первой поршш металла, более равномерное растворение модификатора в процессе всей заливки металла в форму, получение од№ накоБой мшсроструктуры во всех частях отливки и повышение физико-механических свойств металла. Это достигается тем, что по предлагаёШму способу предварительно нагревают поверхность модифйкаторадо тй-йё ратуры, равной 0,35-0,70 температуры .пЛ(авлёнйяиспользуемых присадок, при- чем до.этой температуры нагревают 1О 6О% количества используемых.прйсадок, Вводимый по предлагаемому способу в форму модификатор растворяется пол™ нбстью, и, регулируя температуру нагрб« , ва и количество нагреваемого модифйка-. тора, можно добиться вьфавнивания хими чёскбго состава микроструктуры и свойств чугуна.. Растворение вводимой присадки в но ходноМ. гзавйсйт рт ряда факторов. Известно, что в период соприкосновения холодного модификатора с пер вой порцией заливаемого металла практически растворения не происходит до до тйжёния в поверхностном слое вводимого сплава опредепенной температуры.; Поэте му стараются увеличить время Контакта первой порции метшша с модифшсатором. Применяемые для этого методы не всегд г . .- I. . дают стабильные результаты, и часто в первой порции металла растворяется мен ше оптимально необходимого количества присадки.,. , . Предварительный нагрев ввбдимой при садки до определенной температуры позволяет увеличить ее растворение первой порцией металла. Проще всего производит поверхностный нагрев присадки после ее ввода в элемент литниковой системы, расположенный в Ш(й„рпоке.В8линичййа поверхностного нагрева вводимой присадки зависит от крупности фракции присадки и температуры заливки сшгава. При величине фракций присадки до 2,0 мм и высокой температуре заливки металла, S час ности исходного чугуна при . ЧёнИй высокопрочного чугуна с шаровидной формой графита, в пределах 1400 144О С величина предварительного нагр ва может составлять 0,35 Температуры Г йлШг1ёН1ш йС ПбльйуЬмЬго для olSpadoTKH сплава. При использовании для обработки металла присадки с величиной кусков до 10 мм и заливке в форму с тем пературой 1320-1350 С для стабильнбгЬ noJii etma шаровидной $ормы графита в микроструктуре полученного иэ- первой порции металла необходимо производить нагрев поверхности кусков до температуры, равной 0,7 температуры плавления используемого для обработки сплава. Если- учесть, что нагрев производит ся с поверхности прлсадки, то колшгест- во сплава, подвергаемое нагреву, составляет в среднем 10-i60% от общего количества сплава, используемого для обр ботки всего металла, заливаемого в форму. П р , и мер. Специальную литниковую систему формуют в парных опоках. Чугун заливают,в воронку. Через стояк и промежуточный канал он попадает, в реак ционную камеру, в KOTOpyio помещают порци о исследуемого модификатора. После аа- полнения камеры через тангенциально рас положенный в камере канал, шлаковик и кварцевую трубку чугун выходит из фор мы и выливаеа-ся в бтаржни, установленные на подвижной платформе, которую перемещают по мере. заполнения стержней металлом. Количество пропускаемого через литниковую систему металла соответствует 1% модификатора, помещенного в реакционную камеру. Литниковая система имеет следующие элементны: стояк диаметром 22,5 мм и высотой 25О MMJ переходные каналы диаметром 15,0мм; реакционную камеру диаметром 125мм и высотой 165 ММ} шлаковшс с сечением 25/35)30 мм и выходнойГканал диаметром 125 мм, Нагрев модификатора производят газовой горелкой при снятой верхней опо ке. Для контроля нагрева ;Модйфикатора через каждыё 2 мм по высоте укладывают хромель-алюмелевые термопары диаметром ОД 5 мм, сваренньте,встык. Для записи изменения темпёрагур используют потенциометр} ЭЦПбэМ. Средняя . температура нагрева модификатора 140®С; 185Cj 390°Cj и . При температуре плавлегшяисполь-, зуемого модификатора. 127;Ос тектераитура его нагрева до 185°С соответственно составляет 0,35 и 0,7 температуры плавления. Йлияние степени нагрева модификЕцтора на изменение скорости его растворения в чугуне определяют путем иссл&дованйяхимиче;сжогр состава образцов, залитых в стержни. На опытных образцах исследуют микроструктуру и механические свойства получаемого чугуна. В качестве исходного металла иопольауют чугун следующего химического состава, вес. %г 3,55-3,62 С; 1,57l,68$ii О, ёбМп} 0,023,028 S и 0Д533- р065 P. Температура чугуна в процессе его заливки в форму следук щая: 1320-1350 Ъ{ 1360-1380°С и 1400 1440°С. Для модифицирования используют дроб явный модификатор с крупностью фракций до 30 мм. Модификатор имеет следующий химический состав, вес, %; 7,34 Мф 1,86 Са| 4,71 РЗМ; 54,86 Si и железо остальное. Расход модификатора во всех случаях 1,0%, Температура залив ки чугуна находится в пределах 13601380°С, При использовании модификатора без поверхностйого нагрева и установке в шлаковик пенополистирольной вставки пе Bbje пор1ши металла i получаются не модифицированными и имеют низкие физико механические свойства. Подобные резуль таты подучаются при нагреве поверхнос- ти модификатора до температуры более низкой, чем 0,35 температуры его плавч пения. Предв ительный нагрев поверхности модификатора до температуры 0,35-0,70 температуры плавления при крупности фракций 0,5-5 и 3-8 мм дает возможность получить оптимальное ра творение вводимых присадок в первой порции металла, более рав1Ю мерное их растворение в хфоцессе всей заливки исходного чугуна в форму, вьфавнивание микроструктуры, а также повысить физико-механические свойства чугуна. Повышение температуры поверхности мод фйкатора выше приводит к интенсивному растворению модификатора в первой порции чугуна и увеличивае т нерав-л домерность его растворения в процессе всей заливки формы. Изобрете1ше дает возможность повысить физико-механические свойства высокопрочного чугуна, полученного из первой порции металла. Формула изобретения Способ обработки металла в литейной форме, включающий размещение- в элементах литниковой системы присадок, предварительный их нагрев и заливку литейной формы жидким металлом, о т личающ,ийся тем, что, с целью регулирования распределения присадок в первой порции металла и повышения однородности микроструктуры и физикомеханических свойств металла в различных сечениях отливок, поверхностный слой присадок в количестве 10-60% от общего их объема нагревают до темпер -, туры, равной 0,35-0,70 температуры плавления обрабатываемого мет&лла, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии № 50-17327, кл. 1О J 55.1, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР N9 444606, кл. В 22 S) 27/18, 1971.